采用熱噴涂技術不僅能提高機器設備的耐磨損性、耐腐蝕性、耐侵蝕性、熱穩定性和化學穩定性,而且能賦予普通材料特殊的功能,諸如高溫超導涂層、生物涂層、金剛石涂層、固體氧燃料電池(SOFCs)電極催化涂層等,因此,熱噴涂技術必然會愈來愈引起人們的重視,并在各個工業領域獲得越來越廣泛的應用。實際零部件因其材質、形狀、大小及其應用環境、服役條件等存在很大差別,要想成功采用熱噴涂涂層來解決所面臨的技術問題,必須遵循特定的過程,其中,最重要的有以下五個關鍵過程。
1.準確分析問題所在,明確涂層性能要求;
2.合理進行涂層設計,包括正確選擇噴涂材料、設備、工藝及遵循嚴格的涂層質量性能評價體系等;
3.優化涂層制備工藝;
4.嚴格控制涂層質量;
零件工藝分析
零件工況分析是熱噴涂涂層設計的基礎,要獲得經濟、高效、高質量的涂層,首先必須對零部件的性能要求及工況條件進行準確分析,為選擇涂層種類和材料提供依據。
根據失效分析理論,失效模式分析是失效分析的核心內容,是導致零部件失效的物理和(或)化學變化過程,在該過程中,零部件的尺寸、形狀、狀態或性能發生了變化,并由此引起整個機械產品的失效,例如,磨損失效、疲勞失效、腐蝕失效等。而決定零部件失效模式的主要因素包括零部件材料的性質和狀態等內在因素和零部件工況條件等外在因素,其中,引起零部件失效的外在因素,即應力、環境和時間,是失效的誘發因素,通過零部件工況條件的深入分析可以了解清楚這些因素。
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1.應力因素
力是零部件工作的條件。應力的種類、大小與狀態的不同組合是引起不同失效模式的重要的或決定性因素。應力種類包括持久、交變、沖擊、接觸、磨擦、沖刷等;應力狀態包括單純的拉伸、壓縮、剪切、扭轉、彎曲等應力和復合作用的拉彎、壓彎、彎扭、拉扭、拉剪、彎剪、扭剪等應力。應力因素可以單獨、也可以與其它因素耦合在一起來誘發零部件的失效。
2.環境因素
環境因素主要包括溫度和介質兩大因素。工作溫度一般可分為低溫、常溫、中溫、高溫和超高溫五類;工作介質包括氣相(真空、特殊氣體、鄉村大氣、城市大氣、工業大氣等)、液相(淡水、海水、油、酸、堿、液態金屬等)、固相(接觸、摩擦、沖刷等)等。環境因素與應力因素一樣,既可以單獨、也可以與其它因素耦合在一起來誘發零部件的失效。
3.時間因素
時間不能作為獨立因素來誘發失效產生,沒有應力和環境因素的存在,時間因素就失去了意義。但是,當時間因素與應立因素和環境因素耦合在一起時,它就變成一個非常重要的因素。
上述各種不同外界因素對零部件的失效起著各不相同的影響,從而產生不同的失效模式,各種主要失效模式與最主要、最典型的誘發因素之間的關系可參見相關資料。在進行熱噴涂涂層設計時,要特別注重對零部件表面失效產生影響的因素進行重點分析,這些因素可能單獨作用于零部件,也可能耦合作用于零部件,而在耦合作用下,對零部件的破壞作用要嚴重得多。例如,醋酸泵柱塞表面涂層,該涂層使用工況要求既耐磨損又耐腐蝕,如果不考慮醋酸腐蝕僅考慮提高耐磨性能,采用超音速火焰噴涂WC/Co、Cr3C2-NiCr類涂層均能滿足要求,但該類涂層在醋酸條件下的耐腐蝕性能均被列為“不好”和“不推薦”涂層,因此,綜合考慮,不能選用該噴涂材料及工藝來制備醋酸泵柱塞表面涂層。
除了上述外在因素,零部件材料的性質和狀態等內在因素也對零部件的失效有重要影響,因此,在具體分析時,要把零部件工況條件與零部件性能要求以及不同基體材料與不同工藝、不同噴涂材料與不同噴涂工藝所制造的零部件性能結合起來,才有可能設計出高質量的、合理的涂層。
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“世界耐磨專家”——四川科力特硬質合金股份有限公司由硬質合金耐磨機械零件生產加工及表面工程技術中心組成,致力于耐磨材料及應用和表面工程技術的研究和推廣,其品以專用耐磨耐腐蝕、抗輻射硬質合金機械密封環、軸套等毛坯和機加產品,噴涂噴焊零件和碳化鎢燒結涂層零件為主的產品構成。
KLT表面工程中心擁有大型氧煤油超音速火焰噴涂系統(JP系列)、超音速火焰噴涂系統(HVAF系列)、亞音速普通火焰噴涂系統、火焰噴涂、高速電弧噴涂、等離子噴涂噴焊系統等先進全自動化熱噴涂設備。產品廣泛應用于包括冶金、造紙、石化、電力、軍工、制糖、鋼鐵、閥門、采掘、紡織的耐磨、防腐、絕緣、導熱、隔熱、導電、防粘、抗電磁屏蔽等涂層,產品深受國內外用戶的歡迎和喜愛。